引子

在低压配电系统中，正常时零线比火线电流要小。这是因为当三相负荷用电平衡时，三相电流完全抵消，此时零线电流为零；但是当三相负荷用电不平衡时，三相电流无法完全抵消，那么不平衡的电流就会通过零线回到变压器。

在三相四线配电系统中，零线的电流一般比火线要小，这是所有业内人士的共识。但是，越来越多的事实却让人们在颠覆这个观念。

案例

有一天正在上课，有个学生打电话过来咨询我一个问题。

他前段时间接了一栋大厦的墙体广告线路安装，大厦四周的广告灯箱全都采用荧光灯照明，将近有1200支左右。

广告灯箱的电源是采用四根电线（3根25平方和1根16平方）从配电箱引来，1200支荧光灯都平均分配在三相线路中。

接好以后，通电试验正常，验收通过。但是用了一段时间，发现零线烧断了。当时以为零线选的过小，然后重新换了一根25平方的。就这样好了一段时间，没过多久，零线又烧掉了。

客户很不满意，如果再解决不好这个问题，可能尾款都拿不到。

我一边安抚他的情绪，一边思考，根据我多年的经验，这种情况最有可能是因为谐波的原因而导致零线电流过大。

我叫他测一下每条电线的电流，最后用钳表一测，简直惊呆了！

三相火线电流每相都差不多是90A，但是零线电流却达到惊人的158A。

实际上，零线电流过大的现象现在越来越普遍。为什么三相电的负荷平衡，零线上却还是会出现电流，并且电流达到相线电流的150%以上呢？

这是因为谐波的原因导致的。

谐波

我们都知道我们现在用的交流电是50HZ频率的正弦交流电。

正弦交流电波形图如下：

正弦交流电

当正弦交流电里参杂了频率更高的杂波，把这个叫做谐波。

参杂了谐波的图形如下：

参杂了谐波的正弦交流电波形图

上图中，红色为我们正常的正弦交流电波形图，其中绿色和蓝色是谐波的波形图。

谐波的产生

谐波主要是由非线性负载产生，例如：UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。

当三相交流电的电流波形为正弦波时，它们相差120°，并且幅度相同，在零线上矢量叠加的结果是总和为零。

但是如果相线上的电流是脉冲状的，并且相差120°。那么他们在中线上叠加起来的脉冲却是相互错开的，所以无法抵消，和零线的电流却是叠加的。

由于现代电气设备大多数含有整流电路，因此即使三相负荷平衡，零线上也会有较大的电流。

零线电流过大的危害十分严重，主要是因为两个方面的原因，

第一，零线的截面积并不比相线大，超过相线的电流必然会导致零线过热而烧断；

第二，当零线断线以后，由于三相不完全平衡，那么会造成各相电压不一致，三相设备无法正常工作。用电少的一相电压会升高；而用电多的一相电压会降低。电压升高的一相上的单相设备会损坏；电压降低的一相上的单设备无法正常工作

谐波的危害

1 . 对于发电机和变压器而言，谐波的存在会增加定子绕组、定子铁心、转子绕组、转子铁芯的损耗，还会引起变压器铁芯发热，从而加速绝缘老化、降低电气设备的使用寿命。

2 . 当三相平衡时，由于有些谐波不对称，那么不能完全抵消。当线路中存在大量谐波时，它们因串联或并联构成谐振条件，形成谐波振荡，会让电压升高或者电流变大，严重影响电力系统的安全运行。（上述案例就是一个很好的例子）

3 . 电网中因有谐波的存在，会影响测量仪表、计量装置的精确度；还会降低断路器的分断能力，可能会引起电弧重燃，发生短路，甚至爆炸事故。

抑制和消除谐波的方法

1 . 采用 LC调谐滤波器，这种方法不仅可以抑制谐波，还可以补偿无功功率。

2 . 采用零线电流阻断器。把它串联在零线中，可以有效的减少零线大部分谐波电流。